DE4306674C2 - Grundelement für einen Sonnenkollektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Grundelement für einen Sonnenkollektor der vorzugsweise eine flexible Struktur besitzt und eine leicht auswechselbare Konvektionsschutzhülle aufweist.

Zur Solarenergiegewinnung ist neben starren Konstruktionen eine Vielzahl von textilen Flächengebilden und Verbundstoffen bekannt. Die flexiblen, mattenartigen Kollektoren bestehen meist aus zwei oder mehreren Schichten von Kunststoff, Folie oder textilen Flächengebilden, zwischen denen ein gasförmiges oder flüssiges Wärmetauschermedium strömt, wie z. B. in DE-OS 34 29 226 und DE-OS 31 19 345 beschrieben. Die genannten Lösungen sind durch einen hohen Material- bzw. Herstellungsaufwand gekennzeichnet.

Bei einer Vielzahl von Lösungen werden die Strömungskanäle für das Wärmeträgermedium von Rohren oder Schläuchen gebildet.

So ist z. B. nach DE-PS 28 31 591 eine sogenannte Röhrenmatte bekannt, die in beliebiger Länge als einstückiges Strangpreßprofil hergestellt wird.

Die Röhrenmatte ist zum festen Einbau, z. B. im Bereich der Dachhaut vorgesehen. Die Wärmeisolation erfolgt durch separaten Einbau von Isolierplatten wie z. B. Schaumglas. Der fertige Kollektor besitzt somit eine starre Gestalt.

In der DE-OS 35 12 874 ist ein flexibles Wärmeübertragungselement beschrieben, das u. a. auch als Sonnenkollektorelement einsetzbar ist. Dabei sind Schläuche in ein Verbundgewirke mit Quadratmaschenstrukturen eingebunden, das eine Absorberfolie und eine Konvektionsschutzfolie als Bestandteil enthält. Diese Konstruktion hat den Nachteil, daß die Konvektionsschutzfolie mit den das Wärmetauschermedium führenden Schläuchen in Berührung kommt, wodurch eine Wärmeableitung entsteht und die Leistung des Kollektors vermindert wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Grundelement für einen vorzugsweise flexiblen Sonnenkollektor zu entwickeln, das mit geringem Aufwand herstellbar ist und bei seiner Komplettierung mit Konvektionsschutzmitteln keine zusätzlichen Maßnahmen zur Distanzhaltung erfordert. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Grundelement für einen Sonnenkollektor nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Die erfindungsgemäße Konstruktion hat mehrere Vorteile, die nachfolgend beschrieben werden. Zur Herstellung flexibler, d. h. rollbarer Sonnenkollektoren kann das maschinell vorgefertigte und auf entsprechende Länge geschnittene Grundelement in einen transparenten Folienschlauch entsprechender Breite eingeführt werden. Die dem Konvektionsschutz dienende Folienhülle wird im Bereich der Kollektorvorder- und rückseite zu den Absorberschläuchen durch die aus Bindungselementen der Gewirkestruktur bestehenden Distanzhalter im Abstand gehalten.

Besonders vorteilhaft ist die im Anspruch 4 genannte Variante, wo die Distanzhalter auf einer Gewirkeseite dicht aneinandergereihte, voluminöse Parallelschüsse sind. Hierdurch ergibt sich eine sehr gute Wärmedämmung in Richtung Kollektorrückseite, d. h. Auflagefläche.

Die im Bereich der Kollektorvorderseite, d. h. der Bestrahlung ausgesetzten Seite im Abstand eingearbeiteten Distanzhalter besitzen nur einen linienförmigen Kontakt zur Konvektions­ schutzfolie, wodurch die Ableitung von Wärme aus dem Kollektorinnenraum gering gehalten wird. Durch die erfindungsgemäße Struktur ist ein schneller Wechsel der Konvektionsschutzhülle möglich, da die eingewirkten Distanzhalter eine sofortige Lagesicherung der Konvektions­ schutzmittel ohne zusätzliche Maßnahmen ermöglichen. Die Folienhülle kann auch als Folienbahn, die mehr als die doppelte Breite der Gewirkebahn aufweist, eingesetzt werden und am Ort des Kollektoreinsatzes um die Gewirkebahn herumgelegt werden, wobei sich die Folienbahnränder an der der Auflagefläche zugewandten Unterseite des Kollektorelementes überlappen und durch bekannte Verschlußmittel zusammengehalten werden.

Bei der Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Grundelementes gibt es eine Reihe von Variationsmöglichkeiten, die in Abhängigkeit von den Einsatzbedingungen besonders vorteilhaft sein können und nicht auf die in den Patentansprüchen beschriebenen Lösungen beschränkt sind.

Durch einen geringen Materialverbrauch zeichnet sich die in Anspruch 3 beschriebene Lösung aus. Hierbei sind die Abstände und Abmessungen der als Distanzhalter dienenden Parallelschüsse so mit der Steifheit der Folienhülle abzustimmen, daß die Folie nicht zwischen den Distanzhaltern zu stark durchhängt und mit den Schläuchen in Berührung kommt.

Bei der in Anspruch 5 dargestellten vorteilhaften Ausgestaltung müssen die als Distanzhalter dienenden Grundfäden vom Material und der Feinheit her so ausgewählt werden, daß sie das Aufliegen der Folienhülle auf den Absorberschläuchen verhindern, wobei die Maschenstruktur so grob sein muß, daß ein möglichst geringer Teil der Schlauchoberfläche von den Fäden überdeckt ist.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 die schematische Darstellung der Struktur eines Grundelementes für einen Sonnenkollektor mit Distanzhaltern als durchgehende Parallelschüsse auf der Gewirkevorder- und rückseite als Ansicht von der Vorderseite

Fig. 2 die schematische Darstellung der Struktur eines Grundelementes für einen Sonnenkollektor mit Distanzhaltern als durchgehende Parallelschüsse auf der Gewirkevorder- und rückseite als Seitenansicht.

Fig. 3 die schematische Darstellung der Struktur eines Grundelementes für einen Sonnenkollektor mit Distanzhaltern, die von einigen maschenbildenden Grundfäden gebildet werden.

Das erfindungsgemäße Grundelement für einen Sonnenkollektor besteht aus einem bekannten flexiblen Wärmeübertragungselement mit in ein Kettengewirke eingearbeiteten Schläuchen. Das Kettengewirke ist eine extrem grobe Rechts-Rechts-Gewirkestruktur, die aus schwarzen maschenbildenden Folienfäden (4) mit ca. 15 mm Schnittbreite besteht. Die Absorberschläuche (1) besitzen 14 mm Durchmesser und sind im Abstand von ca. 20 mm angeordnet. Sie werden als Schuß unter eins von den maschenbildenden Fäden (4) abgebunden. Im Bereich der späteren Kollektorvorderseite sind Distanzhalter als im Abstand angeordnete durchgehende Parallelschüsse (2) aus ca. 6 mm dicken Schnüren vorhanden. Sie liegen über den Absorberschläuchen, d. h. in Richtung Gewirkeaußenseite und besitzen einen Abstand von 60 mm. Die Kollektorrückseite besitzt Distanzhalter, die aus dicht aneinandergereihten voluminösen Parallelschüssen (3) bestehen. Sie können kostengünstig aus ca. 30-50 µm dicker schwarzer Recyclingfolie, die als Bahn von ca. 300 mm Breite geknautscht und dadurch mit vielen Lufteinschlüssen versehen ist, bestehen. Die Distanzhalter der Kollektorrückseite bilden in diesem Fall eine ca. 15 mm starke Dämmschicht, die eine Ableitung der Wärme aus dem Kollektorinnenraum an die Auflagefläche des Kollektors stark reduziert. Das gesamte Grundelement ist von einer Folienhülle (5) aus einer ca. 200 µm dicken transparenten UV-be­ ständigen Folie umgeben. Besonders kostengünstig ist die Verwendung von Folienschläuchen. Es ist jedoch auch möglich, konfektionierte offene Folienbezüge einzusetzen, die erst am Einsatzort aufgebracht und an der Rückseite mit bekannten Verschlußelementen schlauchförmig geschlossen werden. Eine solche Folienhülle kann im Bereich der Rückseite aus lichtundurchlässigem Material bestehen. Für bestimmte Anwendungsfälle wie z. B. eine freihängende Kollektoranordnung kann es vorteilhaft sein, den Zugang der Solarstrahlung zu den Absorberschläuchen (1) allseitig zu ermöglichen. In einem solchen Fall wird für die maschenbildenden Fäden (4) dünnes UV-be­ ständiges Material eingesetzt. Die Kollektorrückseite wird dann wie die Kollektorvorderseite mit im Abstand angeordneten Distanzhaltern versehen. Die Folienhülle ist allseitig transparent. Erfindungsgemäß ist es auch vorgesehen, daß zumindest einige der die Absorberschläuche abbindenden maschenbildenden Grundfäden (4) als Distanzhalter (4′) ausgebildet sind (Fig. 3). Hierzu werden im gewünschten Abstand dickere, steife Grundfäden wie z. B. Polyesterdrähte von ca. 1 mm Durchmesser eingesetzt.

Die aus diesem Material bestehenden Wirkmaschenstäbchen besitzen eine dreidimensionale Struktur und bilden längsgerichtete Distanzhalter. Eine solche Struktur ist dann vorteilhaft, wenn ohne durchgehenden Parallelschußeintrag gearbeitet werden soll.

Claims (5)

1. Grundelement für einen Sonnenkollektor, bestehend aus einem flexiblen Wärmeüber­ tragungselement mit in ein Kettengewirke eingearbeiteten Absorberschläuchen sowie einer Folienhülle, dadurch gekennzeichnet, daß Distanzhalter zwischen Absorber­ schläuchen (1) und Folienhülle (5) aus Bindungselementen der Gewirkestruktur bestehen.

2. Grundelement für einen Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kettengewirke ein R/R-Gewirke ist und die Distanzhalter auf beiden Gewirke­ seiten als durchgehende Parallelschüsse ausgebildet sind.

3. Grundelement für einen Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzhalter im Abstand angeordnete durchgehende Parallelschüsse (2) sind.

4. Grundelement für einen Sonnenkollektor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Distanzhalter auf einer Gewirkeseite im Abstand angeordnete und auf der anderen Gewirkeseite dicht aneinandergereihte, voluminöse durchgehende Parallelschüsse (3) sind.

5. Grundelement für einen Sonnenkollektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der die Schläuche abbindenden maschenbildenden Grundfäden (4′) als Distanzhalter ausgebildet sind.